电子技术基础 教学课件 作者 张立 主编 谢忠玉 陈凯 副主编第3章 集成运算放大器.ppt

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1、第3章集成运算放大器3.2信号运算电路3.3信号处理电路3.4集成运算放大器的应用3.5集成运算放大器的一般使用方法3.1集成运算放大器简介3.1集成运算放大器简介集成电路（IC）：采用专门的制造工艺，将元、器件及连线组成的完整电路制作在一块基片上，并完成特定的功能。一、集成运算放大器的结构及符号1.集成运算放大器的基本结构2.集成运算放大器的电路符号3.集成运放的种类（1）通用型。性能指标适合一般性使用，其特点是电源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如CF741等。（2）低功耗型。静态功耗≤2mW，如XF253等。（3）高精度型。失调电压温度系数在1μV／℃左

2、右，能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如CF75、CF7650等。（4）高阻型。输入电阻可达1012Ω，如F55系列等。还有宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。二、集成运放常用主要参数(1)开环差模电压增益：(2)最大差模输入电压：(3)最大输出电压：(4)差模输入电阻：(5)输出电阻：(6)最大输出电流：(7)输出失调电压：(8)共模抑制比：开环：运算放大器外部，两个输入和输出之间没有任何连接。三、理想运算放大器将集成运算放大器的一些参数近似理想化，得到理想运算放大器的模型，有(1)开环差模电压增益：(3

3、)差模输入电阻：(4)输出电阻：(2)共模抑制比：(5)输出失调电压：注意：无特殊说明，今后我们分析的集成运算放大器均为理想运算放大器！四、运算放大器的电压传输特性开环状态下由于为无穷大，因此仅当很小时下式才成立所以特性曲线中的线性区很窄其他部分称为饱和区(非线性区)(1)两个输入端之间电压近似为零分析运算放大器电路的两条原则在线性区由于为有限值，而为无穷大，因此故相当于两个输入端短路（“虚短”）（“虚断”）由于为无穷大，故相当于两个输入端之间开路(2)两个输入端电流近似为零3.2信号运算电路(1)反相比例运算一、比例运算电路特点：运算放大器工作在闭环状态，即在运放外

4、部，输出端与一个反相输入端有物理连接。特点：输入信号接反相输入端；反馈电阻接于输出与反相输入端之间；输出电压与输入电压反相。※分析方法：(1)由“虚断”的概念得到A、B、(2)由“虚短”的概念有（“虚地”）由可知所以图中称为平衡电阻有由式可知，在输入一定的前提下，改变的比例关系，可以得到所需的输出。特殊情况下当时，有，此时我们称该电路为反相器或反号器。求电压增益值例1电路为反相输入工作方式，且运放的反相输入端为“虚地”，又由“虚断”有a在由KCLa(2)同相比例运算特点：输入信号接同相输入端；反馈电阻接于输出与反相输入端之间；输出电压与输入电压同相。由“虚断”及”虚短

5、”由平衡电阻的概念有由“虚断”及”虚短”由平衡电阻的概念有讨论(1)输出电压与输入电压同相;由上式可知(2)当时，有输出输入(3)当或有对应电路如下分析输出电压与输入电压的关系例2分析输出电压与输入电压的关系例3(3)反相加法运算由图可知反相输入端虚地由KCL有由平衡电阻的概念有当有该结论可推广为多个输入信号电路如图，已知求：输出电压的大小。解：该电路实现了三个输入信号的反相加法运算，所以例4(4)减法运算输入信号由两个输入端分别输入，称为差动输入。由虚短得到由虚断得到当时利用叠加原理进行分析"uo=u'o+uo=1+ui2RFR1R2+R3R3-ui1R

6、FR1'uO=-ui1RFR1′uO=1+u+RFR1″=1+ui2RFR1R2+R3R3分析输出电压与输入电压的关系例6(5)积分运算电路为反相输入方式，反馈元件为电容。运放的反相输入端处于虚地状态。输出与输入对时间的积分成正比。当时(6)微分运算由“虚断”有电路如图，试求表达式解：由图中各量的参考方向有由输出电压是输入电压的比例运算和微分运算的组合，我们称之为比例－微分调节器，简称PD调节器。类似的还有PI调节器和PID调节器。例7电路如图，已知求（1）写出的表达式（2）设，求达到所需的时间。例8解：（1）由第一级可以求出由第二级可以求出（2）由

7、已知则带入数据有3.3信号处理电路一、有源滤波器如果在多个不同频率的输入信号中选取或除去某些频率的信号，完成该功能的电路称为滤波器。滤波器：按信号性质:模拟滤波器和数字滤波器按电路功能:低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器按所用元件:无源滤波器和有源滤波器按阶数:一阶,二阶…高阶种类:传递函数：幅频特性相频特性filter传递函数、幅频特性低通高通带通带阻RCR一阶RC低通滤波器(无源)CC传递函数幅频特性010.7070截止频率此电路的缺点：1、带负载能力差。2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。幅频特性、幅频特性曲线RCR通频带